Разработка системы самонастройки

Размещено на http://allbest.ru/

Размещено на http://allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Краткое описание УЧПУ Н33-1М

1.1 Техническая характеристика УЧПУ Н33-1М

1.2 Конструкция УЧПУ Н33-1М

2. Краткое описание интерполятора

3. Принцип работы схемы сумматора структуры адреса

4. Описание элементной базы

5. Модернизация схемы структуры адреса

6. Методика диагностики фрагмента схемы устройства

6.1 Параметрический контроль

6.1.1 Средства измерения

6.1.2 Последовательность операций параметрического контроля

6.1.3 Результаты параметрического контроля

6.2 Функциональный контроль

6.2.1 Средства измерений

6.2.2 Составление таблиц истинности для элементов фрагмента схемы

6.2.3 Результаты функционального контроля

7. Техника безопасности при выполнении операций контроля

8. Описание рабочего места радиомонтажника

Заключение

Список используемой литературы



Введение

В данном курсовом проекте мы рассмотрим, разработаны системы самонастройки. Станки, оснащенные системами самонастройки, по исходной программе обрабатывают только первую деталь. Эта деталь измеряется специальной измерительной системой, установленной на станке, и результаты измерений используются для коррекции программы обработки второй детали. При обработке второй детали используется уже скорректированная программа. Так продолжается до тех пор, пока не будет получена деталь, выполненная с необходимой точностью, после чего обрабатывается вся партия.

Числовая форма задаваемой программы позволяет осуществлять централизованное управление группами станков с ЧПУ от ЭВМ, работающей в режиме разделения времени или от многопрограммного интерполятора и реализовать тем самым низовую сеть автоматизированной системы управления производством (АСУП).

Оборудование с программным управлением применяется для различных технологических процессов (сварки, клепки, газорезки и т. д.). Дальнейшее внедрение в производство программного управления, электронной вычислительной техники и систем АСУП позволит осуществить полную автоматизацию производства, включая также сборку и испытание изделий по заданным программам.

Приведенные выше особенности наглядно показывают, что программное управление - это техника, которой принадлежит будущее.

На основании опыта многолетней работы станков с ЧПУ сделаны следующие выводы о их преимуществе по сравнению с обычными станками:

· экономия на трудозатратах (сокращение количества рабочих) достигает 25 - 80%;

· один станок с ЧПУ заменяет от 3-х до 8-ми обычных станков, чем обеспечивается сокращение оборудования, рабочей силы и производственных площадей;

· использование любых новых конструкций обычного оборудования увеличивает производительность труда в среднем на 3 - 5% в год, использование станков с ЧПУ сразу подымает эту цифру до 50%;

· доля машинного времени в штучном времени возрастает с 15 - 35% до 50 - 80%, что повышает коэффициент использования фонда рабочего времени;

· сроки подготовки производства сокращаются на 50 - 70%;

· экономия на стоимости проектирования и изготовления оснастки составляет от 30 до 80%;

· точность изготовления деталей в некоторых случаях возрастает в 2 - 3 раза, количество и стоимость доводочных операций уменьшается в 4 - 8 раз.



1. Краткое описание УЧПУ Н33-1М

сумматор микросхема интерполяция электрический

УЧПУ типа Н33 предназначены для управления фрезерными станками с шаговыми (Н33-1М) приводами подач (например, фрезерный станок 6Р13Ф3) или со следящими (Н33-2М) приводами подач [6; 8].

Устройство ЧПУ Н33 класса NC относят к разомкнутым ЧПУ третьего поколения, и представляет собой определенную модификацию агрегатного ряда устройств ЧПУ, построенных на базе ИМС 155 серии [12]. В настоящее время выпускается серийно и применяется для управления фрезерными станками средних размеров с автоматической сменой режущего инструмента , используемых для обработки детали сложной формы.

Устройство может работать в ручном и автоматическом режимах. Позволяет вводить коррекцию на длину и радиус режущего инструмента, технологические и вспомогательные команды, обеспечивать постоянство контурной скорости, осуществлять разгон и торможение рабочего органа станка, коррекции на положение инструмента выполняются автоматически по номеру, записанному в программе.

В качестве программоносителя управляющей информации используется восьмидорожечная перфолента шириной 25,4 мм. Информация об обрабатываемом контуре представляет собой последовательность кадров, в каждом из которых содержатся необходимые данные для обработки прямолинейного участка или дуги окружности контура и холостого перемещения рабочего органа станка.

1.1 Техническая характеристика УЧПУ Н33-1М

Основные технические данные и характеристики УЧПУ Н-33-1М [6; 8-9], [12] приведены в таблице 1.



Таблица 1 - Основные технические данные и характеристики УЧПУ Н-33-1М

Основные данные и характеристики:
Назначение	Управление фрезерными станками средних размеров с автоматической сменой инструмента
Число управляемых по программе координат	3
Число одновременно управляемых координат при линейной интерполяции	3
Число одновременно управляемых координат при круговой интерполяции	2
Программаноситель	бумажная лента
Число дорожек на перфоленте	8
Время непрерывной работы, час	16
Количество одновременно управляемых координат	2
Кодирование	в коде ISO-7bit
Задание размеров в программе	в приращениях
Интерполяция	Линейная и круговая
Дискретность задания геометрических размеров, мм	0,01
Точность интерполяции, дискрет	±1
Коррекции программы	Имеется устройство, обеспечивающее коррекцию программы с учетом длины и радиуса инструмента
Цифровая индикация	имеется
Формат выдачи команд S, M,T	в двоично-десятичном коде
Привод подач	шаговый
Тип шагового двигателя	ШД-5Д1М-У3
Скорость быстрого перемещения, мм/мин	4800
Скорость рабочей подачи, мм/мин	От 0,1 до 4800
Устройство предусматривает ручное изменение скорости подач от заданного значения, %	От 20 до 120
С учетом всех изменений скорость не должна превышать, мм/мин	4500
Элементная база	ИМС серии к 155
Напряжение питания (3 фазы), В	380(±10%)
Потребляемая мощность, кВт	не более 1,5
Частота напряжения питания, Гц	50 (±1Гц)
Установка обеспечивает задание следующих режимов работы:
Установка устройств в исходное состояние	СБРОС
Ручной набор информации по адресам I, J, K, X, Y, S, M, T	РУЧНОЙ ВВОД
Отработка от программы только технологической информации по адресам S, M, T	ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ
Автоматический режим выполнения программы	АВТОМАТ
Работа по программе в автомат. режиме с остановом на конце кадра	ПОКАДРОВАЯ РАБОТА
Управление от пульта станка безразмерными перемещениями и установка рабочего органа в исходное состояние	РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Автоматический поиск кадра набранного на переключателях ПО	ПОИСК КАДРА
Функционирование устройства:
При температуре	От 5 до 40?C
Относительной влажности	(65±15)%
Наработка на отказ, час	630
Масса должна быть не более:
Для одношкафного исполнения, кг	400
Для двухшкафного исполнения, кг	450

1.2 Конструкция УЧПУ Н33-1М

Конструктивно устройство ЧПУ Н33-1М (рисунок 1) [6] выполнено в виде двух частей, размещенных в специальных шкафах:

Ш вычислителя;

Ш устройства управления шаговыми приводами (УУШП).

В состав вычислителя входят следующие устройства и блоки:

- Блок реле - предназначен для связи станка с устройством ЧПУ;

Он воспринимает и передает информацию в двоично-десятичном коде на станок с УВВ (устройство ввода/вывода).

- Блок индикации осуществляет индикацию номера кадра и индикацию номера инструмента;

- Нулевой блок - предназначен для формирования управляющих сигналов БЗС (блок задания скорости) при установке рабочих органов станка в исходное положение при ручном управлении.

Вычислитель имеет несколько пультов управления: пульт оператора, ручной ввод информации, коррекцию скорости подачи и световую индикацию работы устройства.

Пульт коррекции служит для набора величин коррекции на длину (при линейной интерполяции) и радиус инструмента (при круговой интерполяции).

Величина коррекции набирается переключателями в виде четырех разрядных чисел, и поступает на дешифратор. Затем в двоично-десятичном коде она записывается в регистр УВВ.

Блок задания скорости обеспечивает:

- формирование сигналов, частота следования которых соответствует заданной скорости перемещения рабочего органа станка;

- поддержание постоянства контурной скорости в случае перемещения режущего инструмента по криволинейным траекториям;

- поддержку режима разгона;

- поддержку режима торможения.

Рабочая подача может достигать 4800 мм/мин. В блоке задания скорости предусмотрен: автоматический разгон рабочего органа станка, автоматическое торможение рабочего органа станка и автоматическое вычисление тормозного пути в соответствии с заданной скоростью.

УВВ обеспечивает: считывание управляющей информации, дешифрацию управляющей информации, контроль информации по паритету, контроль информации по структуре адреса, преобразование части информации из двоично-десятичного кода в двоичный, ручной ввод ряда данных, вывод информации в интерполятор, вывод информации в БЗС, вывод информации в блок цифровой индикации и вывод технологических команд на блоке реле.

УВВ включает в себя:

- ФСУ (фотосчитывающее устройство);

- блок регистра ввода;

- блок управления;

- блок памяти.

ФСУ приставка обеспечивает считывание информации с перфоленты по командам блока управления. Скорость считывания должна быть не менее 300 строк в секунду.

Блок регистра ввода предназначен для: ввода информации одной строки в регистр ввода, запоминания информации до прихода следующей, контроля строки на честность и дешифровки некоторых команд.

Блок памяти включает в себя: блок памяти вспомогательных команд (L, N) и блок памяти технологических команд(M, S, T).

Блок L, N обеспечивает: хранение номера кадра, выбор необходимой информации на пульте, вывод информации по соответствующей координате.

Блок памяти M, S, T используется для хранения информации технологических команд на время ввода кадра с перфоленты в регистр буферной памяти и вывода технологических команд на релейный регистр.

Интерполятор является основной частью вычислителя. Он автоматически рассчитывает эквидистанты и реализует линейный закон интерполяции. Интерполятор осуществляет коррекцию по длине и по диаметру режущего инструмента.

Выходной блок предназначен для: синхронизации работы интерполятора и БЗС и распределения импульсов интерполятора по координатным осям с учетом направления перемещения.

Генератор тактов и стробов используется для синхронизации работы всех узлов вычислителя и преобразует переменное напряжение трехфазной сети в постоянное стабилизированное.

Устройство управления шаговым приводом содержит: блок логических команд, блок управления шаговыми приводами и блок форсированных регистров.



2. Краткое описание интерполятора

Интерполятор [6; 27-34] - вычислительный блок устройства, реализующий алгоритм интерполяции по методу цифровых дифференциальных анализаторов.

Интерполятор расположен на втором этаже вычислителя и включает в себя следующие узлы:

- устройство управления, которое собрано на плате G, KOK (конец отработки кадра) и режимов;

- плата нормализации;

- устройство передачи геометрической информации из УВВ в регистры буферной памяти интерполятора - сумматора коррекции;

- интегратор Х, состоящий из буферного и рабочего регистров Х и регистра накопителя;

- интегратор У, состоящий из буферного и рабочего регистров У и регистра накопителя;

- интегратор Z, состоящий из буферного и рабочего регистров Z и регистра накопителя;

- буферный и рабочий регистры КОК;

Интерполятор рассчитывает последовательность движения по координатам для введенных участков интерполяции. Совокупность движения по осям дает нужный контур обработки.

Геометрическая информация задается по адресам X, Y, Z, I, J, K. Число под этим адресом соответствует перемещению рабочего органа станка в соответствии с дискретностью системы, а знак - направлению перемещения. Система координат прямоугольная.



3. Принцип работы схемы структуры адреса

При вводе числовой информации по любому адресу работает схема контроля по структуре адреса СА, которая начинает работу по сигналу «ПрА» (тактом t7 опрокидывается триггер, фиксируется вход ввод очередной адресной строки ), и в случае прихода лишней цифровой строки или пропуска той или иной числовой строки по данному адресу , вырабатывается сигнал «ОШ СА».

Сигнал пропускает на схему «сбой УВВ»(останов ФСУ и зажигание лампы СБОЙ ЧПУ на ПО) «Сбой СА» (зажигательные лампы на ПК, см.приложения I0)

При нормальном количестве числовых строк, следующей после ядра, сигнал «Ош СА» не вырабатывается и вышеупомянутый триггер по сигналу «7» (t10) опрокидывается Iэ 0, подготавливая схему контроля по СА к работе с очередным адресом .



4. Описание элементной базы

Серия К155 [1],[2],[8],[9] изготовляется на основе ТТЛ - технологии (транзисторно-транзисторной логики). При изготовлении применяются биполярные транзисторы и многоэмиттерный транзистор на входе логического элемента. Эта технология позволяет получить высоконадежные микросхемы среднего быстродействия. Выпускаются в пластмассовых корпусах.

Основные элементы обозначения отечественных микросхем:

1. Буква К обозначает микросхемы широкого применения, для микросхем военного назначения буква отсутствует;

2. Тип корпуса микросхемы (один символ) -- может отсутствовать. Например, Р -- пластмассовый корпус, М -- керамический, Б -- бескорпусная микросхема;

3. Номер серии микросхем (от трех до четырех цифр);

4. Функция микросхемы (две буквы);

5. Номер микросхемы (от одной до трех цифр).

Микросхемы серии К155ЛА4 (рисунок 4.2 [2;62]) выполняют логическую функцию И-НЕ. В одном корпусе размещается один сложный элемент, состоящий из трех простых 3И-НЕ. Имеют единую шину питания - вывод 14, общую шину - вывод

Назначение выводов микросхемы:

Ш 1, 2, 3, 4, 5, 9, 10, 11, 13 - логические входы элементов;

Ш 6, 8, 12 - выходы логических элементов;

Ш 7 - общий;

Ш 14 - напряжение питания.



Рисунок 4.2 - Микросхема К155ЛА4

Микросхемы серии К155ЛА3 (рисунок 4.1[2; 62]) выполняют логическую функцию И-НЕ. В одном корпусе размещается один сложный элемент, состоящий из четырех простых 2И-НЕ. Имеют единую шину питания - вывод 14, общую шину - вывод 7.

Назначение выводов микросхемы:

Ш 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 - логические входы элементов;

Ш 3, 6, 8, 11 - выходы логических элементов;

Ш 7 - общий;

Ш 14 - напряжение питания.

Рисунок 4.1 - Микросхема К155ЛА3



Микросхема К155ЛА1 (рисунок 4.5 [2; 61]) представляет собой два логических элемента 4И-НЕ.

Назначения входов микросхемы:

Ш 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 - логические входы элементов;

Ш 6, 8 - выходы логических элементов;

Ш 7 - общий;

Ш 14 - напряжение питания.

Рисунок 4.5 - Микросхема К155ЛА1

Электрические параметры микросхем К155ЛА1, К155ЛА3, К155ЛА4, [2], [9] показаны в таблице 2.

Таблица 2 - Параметры микросхем К155ЛА1, К155ЛА3, К155ЛА4,

Параметр	К155ЛА1	К155ЛА3	К155ЛА4
Номинальное напряжение питания	5В ± 5%	5В ± 5%	5В ± 5%
Выходное напряжение низкого уровня	не более 0,4В	не более 0,4В	не более 0,4В
Выходное напряжение высокого уровня	не менее 2,4В	не менее 2,4В	не менее 2,4В
Напряжение на антизвонном диоде	не менее -1,5В	не менее -1,5В	не менее -1,5В
Помехоустойчивость	не более 0,4 В
Входной ток низкого уровня	не более -1,6мА	не более -1,6мА	не более -1,6мА
Входной ток высокого уровня	не более 0,04 мА	не более 0,04 мА	не более 0,04 мА
Входной пробивной ток	не более 1мА	не более 1мА	не более 1мА
Ток короткого замыкания	-18…-55мА	-18…-55мА	-18…-55мА
Ток потребления при низком уровне выходного напряжения	не более 11мА	не более 22мА	не более 16,5мА
Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения	не более 4мА	не более 8мА	не более 6 мА
Потребляемая статическая мощность на 1 логический элемент	не более 19,7 мВт	не более 19,7 мВт	не более 19,7 мВт
Время задержки распространения при включении	не более 15 нс	не более 15 нс	не более 15 нс
Время задержки распространения при выключении	не более 22 нс	не более 22 нс	не более 22 нс



5. Модернизация схемы сумматора коррекции интерполятора

На этом этапе курсового проекта будет проведена модернизация одного из блоков схемы сумматора коррекции интерполятора - «выходные вентили». На принципиальной схеме этого блока требуется изменить обозначения некоторых элементов согласно современным требованиям ГОСТ. И заменить старые микросхемы серии К155, так как они постепенно снимаются с производства и отличаются не слишком хорошими параметрами по сравнению с другими сериями, на более современные микросхемы серии К555, которые должны подходить по выполняемым логическим функциям и электрическим параметрам.

Микросхемы серии К555 изготавливаются на основе ТТЛШ- технологии (транзисторно-транзисторная логика с переходами Шотки) [1], [3],[5],[9],[10]. Является усовершенствованным вариантом ТТЛ-технологии, при которой применяются биполярные транзисторы Шотки. Эффект Шотки создается, когда во внутреннюю структуру p-n -перехода встраивают тонкий слой металла, что существенно ускоряет процесс рассасывания неосновных носителей в базе транзистора при его переключении и увеличивает быстродействие схемы.

Серия К555 отличается от серии К155 малыми входными токами и меньшей потребляемой мощностью (ток потребления -- почти втрое меньше, чем у К155). А если подробнее, то чипы серии К555 отличаются более высоким быстродействием, меньшим энергопотреблением и устойчивой работой, чем микросхемы серии 155. В серии 555 увеличен набор функциональных возможностей, что позволяет использовать их для разных целей. Они имеют гораздо меньшие габариты и большую номенклатуру.

Микросхемы разных серий обычно легко сопрягаются между собой, то есть сигналы с выходов микросхем одной серии можно смело подавать на входы микросхем другой серии. Поэтому произведём замену микросхем серии К155 на более новые и современные микросхемы серии К555, с подходящими логическими функциями и параметрами.

Диагностируемый блок «выходные вентили» изображён на чертеже АПиРС. КП. ПЭ-25. 03.Э3 , который прилагается к пояснительной записке.

Блок «выходные вентили», изначально состоящий из двух микросхем К155ЛА3, после модернизации будет состоять из двух следующих микросхем серии К555:

1) ) К555ЛА4 представляет собой три логических элемента 3И-НЕ. В блоке «структуры адреса» используются все три элемента 3И-НЕ. Назначения выводов и условно графическое обозначение аналогичны микросхеме К155ЛА4, которая представлена в разделе “Описание элементной базы”.

2) К555ЛА3 представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ. В блоке «выходные вентили» используются все четыре элемента 2И-НЕ. Назначения выводов и условно графическое обозначение аналогичны микросхеме К155ЛА3, которая представлена в разделе “Описание элементной базы”.

Наглядное сравнение электрических параметров микросхемы К155ЛА3 с параметрами микросхем К555ЛА4; и К555ЛА3 [2], представлено в таблице 3.

Таблица 3 - Основные электрические параметры микросхем

Параметр	К155ЛА3	К555ЛА4	К555ЛА4	К555ЛА3
Номинальное напряжение питания	5В ± 5%	5 В  5 %	5В ± 5%	5В ± 5%
Выходное напряжение низкого уровня	не более 0,4 В	не более 0,4 В	не более 0,4 В	не более 0,5 В
Выходное напряжение высокого уровня	не менее 2,4 В	не менее 2,4 В	не менее 2,7 В	не менее 2,7 В
Входной ток низкого уровня	не более -1,6 мА	не менее -1,5 В	не более -0,4 мА	не более -0,36 мА
Входной ток высокого уровня	не более 0,04 мА	не более -1,6 мА	не более 0,02 мА	не более 0,02 мА
Ток потребления при низком уровне выходного напряжения	не более 22 мА	не более 11,5 мА	не более 0,04мА	не более 4,4 мА
Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения	не более 8 мА	не более 1 мА	не более 1,6 мА	не более 1,6 мА
Потребляемая статическая мощность на один логический элемент	не более 19,7 мВт	не более 13,5 мВт	не более 5,75 мВт	не более 5,75 мВт



6. Методика диагностики фрагмента схемы устройства

6.1 Параметрический контроль

Параметрический контроль предназначен для определения соответствия нормам напряжения питания логической единицы (вход/выход), логического нуля (вход/выход). Соответствие или несоответствие нормам результатов параметрического контроля определяет пригодность или непригодность устройства к эксплуатации.

6.1.1 Средства измерения

Профессиональный мультиметр АМ-1038 имеет базовую погрешность 0,03%! Предназначен для измерения постоянного и переменного тока/напряжения, сопротивлении, емкости, частоты, могут отображать dBm и позволяет все это вывести на компьютер через USB-интерфейс с гальванической развязкой. Также этот прибор имеет множество дополнительных функций

· Дисплей 50 000 единиц(параметр графического отображения данных на дисплее)

· Базовая погрешность 0,03%(основная , относительная погрешность измерения напряжение постоянного тока)

· True RMS(служит для измерения приводов с регулируемой скоростью и потреблением тока и рабочего напряжения , (в виде кратковременных импульсов, и искажений и т.п )

· Имеет разрешение 0,01 Ом при измерение сопротивления и 1 мкВ при измерение напряжения

· dBm измерения

· Минимум/максимум, относительные измерений

· Графическая шкала 50 сегментов

· Автоматический и ручной выбор диапазона измерений

· Подсветка дисплея

· Автоотключение

· USB-интерфейс с гальванической развязкой

· Фиксация показаний

Таблица 4 - Паспортные параметры мультиметра АМ-1038

Величина	Значение	Погрешность
Постоянное напряжение	0,001 мВ…1000 В	±(0,03%)
Переменное напряжение (40 Гц…20 кГц)	0,001 мВ…1000 В	±(0,5%)
Постоянный ток	0,01 мкА…10 А	±(0,15%)
Переменный ток (40 Гц…20 кГц)	0,01 мкА…10 А	±(0,75%)
Сопротивление	0,01 Ом…50 МОм	±(0,1%)
Емкость	0,01 нФ…5000 мкФ	±(1%)
Частота	5 Гц…200 кГц	±(0,006%)
Скважность	5%…95%

· Питание 6 эл-тов ААА по 1,5 В

· Масса 560 г

· Габаритные размеры 200х100х40 мм

Для операции параметрического контроля нам понадобится только параметр «Постоянное напряжение». Погрешность данного мультиметра не превышает 0,5% на постоянном напряжении, следовательно, мы можем использовать данный мультиметр для измерений, так как для микросхем К555ЛА3 и К561ЛН1 погрешность по постоянному напряжению должна быть меньше либо равна 5%.

6.1.2 Последовательность операций

Проверка микросхемы К555ЛА3:

1. Подготовка мультиметра к измерениям (включение, установка переключателя вида измерений в режим постоянного напряжения, установка автоматического выбора диапазона измерений);

2. Подключаем вывод 14 микросхемы к источнику питания +5В, а вывод 7 к общему проводу этого источника питания;

3. Проверяем параметр напряжения питания. Подключаем общий провод мультиметра к «-» источника питания, а активный провод мультиметра к «+» источника питания и замеряем;

4. Подключаем все входы микросхемы к общему проводу, имитируя подачу логических нулей;

5. С помощью мультиметра замеряем уровни входного напряжения на выводах 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12,13;

6. Замеряем уровень напряжения логической единицы на выходах (в соответствии с таблицей истинности).

7. Активный провод мультиметра подключаем к выходу 3, 6, 8, 11. , контролируя напряжение логической единицы;

8. Подключаем все выводы микросхемы к проводу +5В через резисторы 1кОм, имитируя тем самым подачу на все входы логической единицы;

9. Активный провод мультиметра подключаем к выводам 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13. , и замеряем уровень логической единицы;

10. Активным проводом замеряем уровень напряжения логического нуля на выходах 3, 6, 8, 11(в соответствии с таблицей истинности).

Проверка микросхемы К555ЛА4:

1. Подготовка мультиметра к измерениям (включение, установка переключателя вида измерений в режим постоянного напряжения, установка автоматического выбора диапазона измерений);

2. Подключаем вывод 14 микросхемы к источнику питания +5В, а вывод 7 к общему проводу этого источника питания;

3. Проверяем параметр напряжения питания. Подключаем общий провод мультиметра к «-» источника питания, а активный провод мультиметра к «+» источника питания и замеряем;

4. Подключаем все входы микросхемы к общему проводу, имитируя подачу логических нулей;

5. С помощью мультиметра замеряем уровни входного напряжения на выводах 1, 2, 13, 3, 4, 5, 9, 10, 11

6. Замеряем уровень напряжения логической единицы на выходах (в соответствии с таблицей истинности). Активный провод мультиметра

7. Подключаем к выходу 3, 6, 8. , контролируя напряжение логической единицы;

8. Подключаем все выводы микросхемы к проводу +5В через резисторы 1кОм, имитируя тем самым подачу на все входы логической единицы;

9. Активный провод мультиметра подключаем к выводам 1, 2, 13, 3, 4, 5, 9, 10, 11. , и замеряем уровень логической единицы;

10. Активным проводом замеряем уровень напряжения логического нуля на выходах 3, 6, 8 (в соответствии с таблицей истинности).

6.1.3 Результаты параметрического контроля

Таблица 5 - Результаты параметрического контроля

Логический уровень	Микросхема	№ вывода	Значение
0 / 1	К555ЛА3	1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13	0.1 / 2.8
0 / 1		7	0 /
0 / 1		3, 6, 8, 11	0.1 / 2.9
0 / 1		14	/ 5
0 / 1	К555ЛА4	1, 2, 13, 3, 4, 5, 9, 10, 11	0.1 / 2.9
0 / 1		7	0 /
0 / 1		3, 6, 8	0.2 / 3.2
0 / 1		14	/ 5

Для данных микросхем нормальными являются следующие электрические параметры:

1) Уровень логического нуля должен быть не более 0.5 В;

2) Уровень логической единицы должен быть не менее 2.7 В.

По результатам последнего столбца таблицы 5 можно сделать вывод что данные микросхема пригодна для эксплуатации, так как значения на уровне логического нуля не превышают допустимые 0.5 В, а на уровне логической единицы значения составляют не менее 2.7 В.

6.2 Функциональный контроль

Функциональный контроль предназначен для проверки правильности выполнения логических функций схемы. Правильное и неправильное выполнение логических функций определяет пригодность или непригодность устройства к эксплуатации.

6.2.1 Средства измерений цифровых осциллографов серии TPS2000B

· Полоса пропускания 100 МГц и 200 МГц

· Оцифровка до 2 ГГц в режиме реального времени

· 2 или 4 канала, имеющих полную гальваническую изоляцию («плавающие» каналы) плюс изолированный вход внешней синхронизации

· 8 часов непрерывной работы от аккумуляторов при работе с двумя батареями. «Горячая» замена батарей без прекращения функционирования означает виртуально- неограниченное время работы без сетевого питания

· Программный пакет (опция) с широким набором режимов измерения мощности

· Быстрое документирование и анализ результатов измерений с помощью программного пакета OpenChoice® Software или встроенного слота для флэш-карт памяти CompactFlash

· Спектроанализатор (БПФ) на всех моделях

· Расширенный набор режимов синхронизации для захвата интересующих событий

· Легкость работы с кнопками управления, выдержанными в стиле аналогового прибора, многоязычный интерфейс экранного меню, автоустановка, автовыбор диапазонов, контекстная подсказка

· Регулируемая подсветка экрана, яркость и контрастность

· 11 автоматических измерений

· Дисплей TFT с активной матрицей

ПАРАМЕТР	TPS2012B	TPS2014B	TPS2024B
Изолированные каналы	2	4	4
Полоса пропускания (МГц) 1	100	100	200
Скорость дискретизации на канал (Млрд. Выборок/с)	1.0	1.0	2.0
Длина записи	2.5 тыс. точек
Дисплей	цветной (1/4 VGA ЖКИ) с активной матрицей
Работа с батареями	Время работы от одной стандартной батареи -- 4 часа. Время работы от двух батарей -- 8 часов. Возможность работы с двумя батареями с «горячей» заменой (непрерывная работа).
Автоматические измерения	11 параметров
Изолированный вход внешней синхронизации (импеданс изолир.)	Да
Вертикальное разрешение	8-бит (нормальное или с усреднением)
Вертикальная чувствительность	от 2 мВ до 5 В/дел во всех моделях с калибровкой
DC Вертикальная точность	±3%
Вертикальный Zoom (увеличение)	Расширяет или сжимает по вертикали отображаемую или остановленную осциллограмму
Макс. входное напряжение (1 МОм)	300 Вскз CAT II в разъеме BNC
Плавающее напряжение	600 Вскз CAT II между экраном BNC разъема и землей прибора
Диапазон смещения	от 2 мВ до 200 мВ/дел ±1,8 В; >200 мВ до 5 В/дел ±45 В
Ограничение полосы	20 МГц
Линейный динамический диапазон	±5 дел
Диапазон горизонтальной развертки	от 5 нс до 50 с/дел	от 5 нс до 50 с/дел	от 2.5 нс до 50 с/дел
Погрешность горизонтальной развертки	50 ppm
Входной импеданс	1 MОм ±2 % / 20 пФ
Режимы входов	AC,DC,GND
Горизонтальный Zoom (увеличение)	Расширяет или сжимает по горизонтали отображаемую или остановленную осциллограмму
БПФ (спектральный анализ)	Стандартно
RS-232, Centronics (Parallel) порты	Стандартно
Подключение к ПК	Стандартно
Встроенный слот карты памяти CompactFlash	Стандартно
Измерение мощности	Опция: пакет для измерения и анализа мощности , гармонического анализа, потерь при переключении, фазового угла, курсорных измерений, ?V/?t и ?I/?t

¹ -- на диапазоне 2 мВ/дел на всех моделях полоса 20 МГц; 200 МГц полоса типично на диапазоне 5 мВ/дел (только для TPS2024B)



6.2.2 Составление таблиц истинности для элементов фрагмента схемы

Анализируемый фрагмент «выходные вентили» после модернизации состоит из двух микросхем: К555ЛА3

Микросхема К555ЛА3, содержит 4 элемента «2И-НЕ». Во фрагменте «выходные вентили» задействованы все 4 элемента. Составим таблицу истинности для одного элемента «2И-НЕ»:

Таблица 6.1 - Таблица истинности для одного элемента «2И-НЕ»

X1	X2	Y
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Микросхема К555ЛА4, содержит 3 элементов «3И-НЕ», но во фрагменте «структуры адреса» задействованы только 3 элемента. Составим таблицу истинности для одного элемента «3И-НЕ»:

Таблица 6.2 - Таблица истинности для одного элемента «НЕ»

X1	X2	X3	Y
0	0	0	1
1	1	1	0
1	0	1	0

Анализируемый фрагмент - «Структуры адреса» состоит из трех участков «3И-НЕ» и один элемент «2И-НЕ». Выход элемента «2И-НЕ» (DD13.1) является входом для элемента «3И-НЕ» (DD4.2,DD4.3). Рассмотрим данную схему 6.1 при условии, что X2=X4 т.е вх04=09. .



Рисунок 6.1 - Участок анализируемого фрагмента - «структуры адреса»

Составим таблицу истинности для участка схемы анализируемого фрагмента «выходные вентили»:

Таблица 6.3 - Таблица истинности для участка анализируемого фрагмента

X1	X2	X3	X5	Y
0	0	0	0	0
1	1	1	1	1
1	0	1	0	0
0	1	0	1	0

6.2.3 Результаты функционального контроля

С помощью генератора ИЦИС (Испытатель цифровых интегральных схем), либо с помощью источника питания задаём последовательно, указанные в таблицах истиности значения X и У, с помощью осциллографа контролируем выход микросхемы. В результате этого получатся осциллограммы, которые показаны на рисунках 6.2; 6.3 и 6.4. Рисунки 6.2 и 6.3 - это осциллограммы для отдельных элементов микросхем К555ЛА3 («2И-НЕ») и К555ЛА4 («3И-НЕ»), а рисунок 6.4 - это осциллограмма для всего участка анализируемого фрагмента схемы - «выходные вентили».



Рисунок 6.2 - осциллограмма для одного элемента «2И-НЕ»

Рисунок 6.3 - осциллограмма для одного элемента «3И-НЕ»

Рисунок 6.4 - осциллограмма для участка фрагмента схемы «структуры адреса»



Логические функции участка анализируемого фрагмента схемы - «структура адреса», которые показаны на осциллограмме (рисунок 6.4) выполняются правильно, соответственно эта схема пригодна для эксплуатации.



7. Техника безопасности при выполнении операций контроля

Безопасным для человека считается напряжение, не превышающее 50 В. Разумеется, речь идет о нормальных условиях - сухое помещение, чистая и сухая кожа [4; 37-41]. Поскольку при питании устройств от гальванических элементов и батарей значения напряжений ниже, следует соблюдать безопасность при работе с устройствами, имеющими сетевое питание. Доказано, что ток около 10 мА уже вызывает легкое раздражение нервной системы и даже судороги. При увеличении тока до 30 мА мышцы могут утратить способность сокращаться, а при токе более 50 мА наступает паралич дыхательных органов, что представляет опасность для здоровья и жизни. Смертельным считается ток около 100 мА. Поэтому в целях безопасности необходимо помнить и выполнять следующие основные правила:

1. Руки должны быть чистыми и сухими. Кроме того, величина тока, проходящего через человека, зависит не только от состояния кожи, а также от площади соприкосновения с токоведущими частями (грязь и влага ее увеличивают). Это необходимо учитывать, прежде чем приступать к работе. Не следует иметь дело с электрическим током в болезненном или утомленном состоянии - реакция человека снижается, и вероятность несчастного случая увеличивается.

2. Нельзя работать (например, проводить настройку) во включенном блоке сразу двумя руками или одной рукой при этом касаться токопроводящей поверхности (металлического корпуса устройства), так как степень поражения электрическим током зависит от пути его прохождения. Наиболее опасным является путь тока от руки к руке - через область сердца и легких, а также от левой руки к ноге. Не следует также держаться рукой за трубу отопления или водопровода. Под ноги на рабочем месте желательно подкладывать резиновый коврик, являющийся изолятором.

3. Ремонт с заменой деталей необходимо выполнять при отключении питания устройства от сети 220 В. Для подстраховки лучше вытащить сетевую вилку из розетки (выключатель может сломаться в самый неожиданный момент). Предохранители электросети (плавкие вставки или электромеханические «пробки») должны быть исправными.

4. Если необходимо измерить напряжение на элементах, то один щуп вольтметра следует подключить к требуемой точке при обесточенном устройстве (например, с помощью лабораторного зажима типа «крокодил»); после включения устройства в сеть вторым щупом прикасаются к выводу элемента.

При этом не стоит пользоваться щупом, имеющим неизолированную часть (спицу) значительной длины - из соображений безопасности лучше надеть на спицу отрезок изоляционной трубки, оставив неизолированным конец длиной 2-3 мм. Измерения желательно выполнять одной рукой.

5. Некоторые радиолюбители проверяют наличие напряжения на зажимах с помощью языка. Так делать ни в коем случае нельзя, даже если известно, что напряжение не превышает 5-7 В.

6. В большинстве случаев радиолюбители собирают приборы на транзисторах и микросхемах, питание которых осуществляется безопасным напряжением. Как правило, такие устройства питаются от сети через понижающий трансформатор. В этом случае опасное напряжение имеется на выводах первичной обмотки трансформатора, выключателе питания и патроне предохранителя (применение их обязательно). Монтаж этой части прибора, связанной с сетью, следует выполнять особенно тщательно, все соединения нужно изолировать ПВХ трубкой, лакотканью или изоляционной лентой.

7. Если в устройстве нет трансформатора, то все элементы имеют гальваническую связь с сетью. При настройке и эксплуатации такого устройства следует соблюдать особую осторожность. В процессе налаживания питание желательно осуществлять через разделительный трансформатор, у которого первичная и вторичная обмотки рассчитаны на напряжение сети. Плату и элементы устройства необходимо тщательно изолировать от корпуса, а сам корпус лучше выполнить из непроводящего материала. Изнутри корпус желательно выложить асбестовыми пластинами. Ручки переменных резисторов, колпачки переключателей, другие элементы управления следует изготавливать из изоляционного материала.

8. Прежде чем включать прибор в сеть, необходимо подсоединить омметр к выводам сетевой вилки и убедиться в отсутствии короткого замыкания. Желательно измерить также сопротивление изоляции между выводами сетевой вилки и корпусом прибора. Если оно менее 10 МОм при какой-нибудь (проверьте обе!) полярности подключения щупов омметра, нужно отыскать неисправность и устранить ее. Такие проверки необходимо периодически повторять и в дальнейшем. Если с электронными устройствами работает начинающий радиолюбитель, желательно, чтобы в этом помещении находился второй человек, который в случае необходимости может отключить напряжение и оказать помощь. Если вы все же по неосторожности попали под напряжение или стали свидетелем такого случая, то надо как можно скорее освободиться от контакта с токоведущим проводником, любым способом разомкнув цепь.

Последствия поражения зависят от времени нахождения человека под напряжением. Особая внимательность нужна при настройке схем, не имеющих электрической развязки от сети 220 В (то есть без понижающих напряжение трансформаторов). В этом случае подключение измерительных приборов лучше выполнять при отключенной схеме.

9. После выключения питания высоковольтные конденсаторы в устройстве могут некоторое время сохранять заряд, который вы получите при случайном касании цепей. Для исключения этой возможности их необходимо разрядить (вообще при проектировании устройства надо предусматривать разрядку таких конденсаторов после отключения напряжения питания). Разрядку высоковольтных конденсаторов производят закорачиванием выводов через резистор сопротивлением 100 Ом (использование короткозамыкающей перемычки может их повредить).

10. При первоначальном включении устройства следует соблюдать осторожность, так как диоды и электролитические конденсаторы при неправильном включении полярности или превышении режимов могут взорваться. При этом конденсаторы взрываются не сразу, а сначала некоторое время греются.

11. Не рекомендуется оставлять без присмотра включенные и еще не настроенные устройства - это может вызвать пожар. При настройке приборов, включенных в сеть, пользуйтесь отверткой с изолированной ручкой.



8. Описание рабочего места радиомонтажника

Рабочее место радиомонтажника [4; 12-15] (рисунок 8.1 [4; 13]) - это место, предназначенное для выполнения электро - или радиомонтажных работ. Оно должно быть оснащено необходимым оборудованием, инструментом, приспособлениями и другими материально-техническими средствами. Кроме того, всегда под рукой нужно иметь техническую документацию. Рабочее место должно обеспечивать максимальные удобства, так как от этого зависят качество и сроки выполнения работ.

Рисунок 8.1 - рабочее место радиомонтажника

Радиомонтажные работы сводятся в основном к электро - или радиомонтажу, демонтажу, замене деталей, сборке и регулировке, проверке изделия на работоспособность и соответствие его характеристик и параметров существующим нормам. Поэтому и оснащение рабочего места, насыщенность приборами и оборудованием должно максимально соответствовать выполнению этих задач.

Рабочий стол, предназначенный для электро - или радиомонтажных работ в условиях единичного мелкосерийного производства изготавливается в зависимости от индивидуальных особенностей человека (учитывается, например, его рост, правша он или левша).

Рабочее место должно оснащаться следующим оборудованием:

· одно - или двухтумбовый стол;

· винтовой стул;

· убирающаяся подвеска для чертежей;

· регулируемый по высоте и горизонтали светильник;

· урна для отходов и мусора;

· розетка для электропаяльника;

· газоприемник местной вытяжной вентиляции;

· панель для включения контрольно-измерительных приборов с клеммой для заземления.

Рабочая поверхность стола должна быть такой, чтобы на ней свободно размещались ремонтируемая аппаратура, паяльник, монтажный инструмент и измерительные приборы. Крышка стола покрывается жаропрочным изоляционным материалом (гетинакс, текстолит или резина). В ящиках стола обычно размещаются инструменты, монтажные провода и ремонтно-эксплуатационные материалы, крепежные детали (винты, гайки, шайбы, заклепки), материалы для пайки, чертежи, справочная литература, техническая документация и т.п.

На полках и под ними, на задней части крышки стола устанавливаются различные измерительные приборы, используемые для отладки и регулировки.

Все подводимые питающие напряжения рекомендуется вывести на щиток питания, откуда они распределяются по потребителям энергии. На этом же щитке могут размещаться специальный понижающий трансформатор или регулятор температуры жала паяльника, приборы защиты и клемма заземления. Розетки для электропитания измерительных приборов целесообразно располагать непосредственно на полках. Клеммы ввода электроэнергии к рабочему месту необходимо оградить во избежание случайного прикосновения. Штепсельные разъемы, а также заделка проводов и кабелей в электроинструментах должны строго соответствовать техническим требованиям. Напряжение питания для обжигалок и пробников должно составлять 6-12 В, для электропаяльника и тиглей - 36 В, для измерительной аппаратуры - 220 В. Таким образом, электрощиток должен обеспечивать выходное переменное напряжение 6, 12, 36 и 220 В. Для наладки создаваемых устройств и ремонта приборов желательно иметь отдельный блок питания с регулируемым постоянным выходным напряжением 3-30 В.

При работе с полупроводниковыми приборами и микросхемами необходимо помнить, что должны быть заземлены руки радиомонтажника, корпус (жало) электропаяльника, корпуса полуавтоматических и автоматических установок, предназначенных для монтажа полупроводниковых приборов и микросхем, корпуса измерительной и другой аппаратуры.

Общего освещения обычно недостаточно, поэтому над столом устанавливают дополнительный светильник. Комбинированное освещение (общее и местное) должно обеспечивать освещенность в рабочей зоне 300 - 400 лк.

В рабочей зоне должен поддерживаться соответствующий микроклимат (таблица 7 [4; 15]). В заводских производственных помещениях такие параметры поддерживает общеобменная и местная вентиляция.



Таблица 7 - Параметры микроклимата в рабочей зоне

Параметр	Осень, зима, весна	Лето
Температура в рабочей зоне, °С	18-20	22-25
Относительная влажность воздуха, %	40-60	40-60
Скорость движения воздуха, м/с	0,2	0,3

Рациональное расположение инструментов и правильная планировка рабочего места способствует устранению излишних движений, уменьшению утомляемости, что сокращает потери рабочего времени и увеличивает производительность труда. Необходимо знать, что регулируемая высота сиденья стульев, а также расположение рабочих поверхностей (рисунок 8.2 [4; 15]) позволяют обеспечить радиомонтажнику наиболее благоприятные условия труда.

Рисунок 8.2 - Уровни рабочих поверхностей стола



Заключение

В ходе выполнения данного курсового проекта был рассмотрен один из функциональных узлов системы ЧПУ Н33 - интерполятор, но предметом исследования была схема структуры адреса интерполятора.

Самым важным в данном курсовом проекте является модернизация и в дальнейшем диагностика одного из блоков схемы сумматора коррекции интерполятора - «выходные вентили».

На этапе модернизации сначала была проделана работа по замене устаревших микросхем К155ЛА3 на более новые микросхемы К555ЛА4 и К555ЛА3, которые полностью совместимы со старой серией К155 по логическим функциям, и имеют наиболее лучшие электрические параметры. Заменяемые микросхемы серии К555 были проверены на работоспособность с помощью параметрического контроля, а затем проверили весь диагностируемый блок «выходные вентили» с заменёнными микросхемами К555ЛА3 и К555ЛА4 с помощью функционального контроля.

В качестве средства измерения при параметрическом контроле был выбран мультиметр АМ-1038. В результате параметрического контроля выяснилось, что обе микросхемы К555ЛА3 и К555ЛА4 пригодны к эксплуатации, так как значения показанные мультиметром на уровне логического нуля не превысили допустимые 0.5 В, а на уровне логической единицы значения составили не менее 2.7 В. Данные параметры являются нормальными для исследуемых микросхем серии К555.

Для функционального контроля был использован осциллограф TPS2000B. В ходе функционального контроля были получены результаты, которые показали что блок схемы сумматора коррекции интерполятора - «структуры адреса» работает исправно, так как логические функции, которые показаны на осциллограмме (рисунок 6.4) выполняются правильно, соответственно эта схема пригодна для эксплуатации.



Список используемой литературы

1. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: Справочное пособие \ Под ред. С.В. Якубовского. - М.; Радио и связь, 1985. - 281с.

2. Интегральные микросхемы: Справочник \ Под ред. Б.В. Тарабрина. - М; Радио и связь, 1983. - 528с.

3. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник \ Под ред. Нефедов А.В. - М; РадиоСофт, 2000. -512с.

4. Настольная книга радиолюбителя-конструктора: Справочное пособие\ Под ред. М. Н. Николаенко. - М; ДМК Пресс, 2004. -272с.

5. Интернет сайт радиолюбителей http://satfox.net

6. Паспорт УЧПУ типа Н33.

7. Размерная наладка станков с ЧПУ на роботизированных участках: Справочное пособие \ Под ред. В.И. Комиссаров, Ю.А. Фильченок, В.В. Юшкевич. - Владивосток; ДВПИ, 1985.

8. Схема электрическая принципиальная Н-33-2М.

9. Интернет-сайт - справочник по микросхемам; http://www.chipinfo.ru/. Дата посещения 4.01.2012.

10. Интернет-сайт любительской радиоэлектроники; http://vicgain.sdot.ru/. Дата посещения 11.01.2012.

11. Интернет-сайт про оборудование и станки ЧПУ; http://stanki-cnc.ru/. Дата посещения 10.01.2012.

12. Интернет-сайт о станках; http://stanoks.com/. Дата посещения 11.01.2012.

13 Выбор оборудования измерения контроля сайт http://www.eliks.ru дата посещения 12,02,2012

Размещено на Allbest.ru